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銀河系靠吃什麼長大?

  • 發佈時間:2015-06-18 01:29:48  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  最近,哥倫比亞大學的研究者利用了一種測算新法來研究銀河系的品質,據稱這次的結果最精確——銀河系品質相當於2100億個太陽的品質。生活在如此體量的星系中,你有沒有想過——

  夏天的夜晚,當我們在郊外仰望星空,就會發現天上一條模模糊糊的亮星帶,從南至北。這就是銀河。銀河系是很大的天體結構,我們的太陽系就身處其中。銀河系的體型太大了,所以它的同伴只能被稱為矮星系。一個“矮”字突出了同伴的級別。

  一般的矮星系只有幾十億顆恒星,還有些只有上萬顆恒星,而我們的銀河系明顯闊綽太多,它有接近四千億顆恒星。銀河系是由數千個星團和一大批星雲物質組成的系統,它的直徑約為100000多光年,中心的厚度約為6000多光年。

  在銀河系暈的週邊尋找證據

  美國麻省理工學院的助理教授安娜,做了一個很有趣的研究課題。經過研究,她認為,銀河系過去沒有這麼大,它是在吞噬周圍的矮星系,在不斷地吞噬過程中,銀河系才不斷地長大,變成了如今的龐然大物。

  過去,人們一直認為,銀河系是個旋渦星系,就跟仙女座大星系一樣。經過近幾十年的研究,尤其是經斯皮策紅外望遠鏡觀測證實,銀河系是一個棒旋星系,它的中心像一個棒子那樣,而不是像一個旋渦。不僅如此,斯皮策紅外望遠鏡還確認證明,銀河核心的棒狀結構比預期的還大。但是,這依然不影響我們原來對銀河系的理解,從側面看,它的外形就像兩個扣在一起的盤子,恒星主要集中在中心,邊緣地區較少,但在盤子的上側和下側,也並非空無一物,那裏也有一些恒星,只是密度較小,看起來不是那麼亮,這裡被稱為銀河系暈。

  要指證銀河系在不斷吞吃周圍的矮星系,關鍵就要在銀河系暈的週邊找到證據。如果銀河系吞吃了矮星系,這些矮星系的成員就會進入到銀河暈的週邊。天文學家們找到相關證據了嗎?

  恒星化學條碼揭示出“窮人”和“富人”

  判斷誰是真正的罪犯,最重要的證據莫過於DNA檢測,DNA記錄了一個人的生物遺傳特性。恒星也有自己的DNA,那就是恒星的化學條碼,它清晰地顯示著恒星中所包含的化學資訊。

  星光中包含著恒星的基本資訊,這早在牛頓時代就為大家所共知,讓陽光通過三棱鏡,就可以看到七彩陽光,七彩光就暴露了太陽上的化學元素資訊。

  一般的大型望遠鏡都裝備有光譜儀,能夠拍攝恒星的光譜。光譜儀可以將星光分解成一條條的彩色光帶,光譜中出現的暗線是吸收線,那些吸收線就是恒星的化學條碼,相當於恒星的DNA,告訴我們被觀測恒星上包含著哪些元素,以及那些元素含量的多少。

  天文學家分析光譜儀發現,銀河系暈外側的一些恒星,它們的化學條碼顯示它們內部的金

  屬元素含量非常少。天文學家聲稱,這就足以證明,那些恒星是一群外來戶,它們是被銀河系俘虜來的。等一下!憑什麼因為人家金屬元素含量少,就斷定人家是銀河系的外來戶了呢?説話一定要講證據的!

  首先,需要説明一下的是,化學條碼所顯示的,並不是我們平常所理解的金屬元素,它們是較重的化學元素。

  宇宙在最初形成的時候,只有很簡單的幾種元素,分別是氫、氦和鋰元素,它們既是最簡單的元素,也是最輕的元素,是它們聚合在一起形成了最早的恒星。隨著恒星的演化,這些元素就會演化成重元素。這些重元素伴隨著超新星一起形成,超新星爆發之後,這些重元素——也就是金屬元素會參與下一輪恒星的形成。

  按照古人的説法,金也就是金屬,也就是財富,説一個人有多少金就是説有多少錢,這種説法也適合在天文學上使用。儘管這裡説的所謂金屬元素只是碳、氧、氮、鐵,但是在天文學中,它們被稱為金屬元素。攜帶較多碳、氧、氮、鐵的恒星,被稱為富金屬恒星;而缺乏這些元素的恒星,當然就是貧金屬恒星。貧金屬恒星,也就是恒星家族中的窮人。

  在銀河系的暈中,就發現了宇宙中最缺鐵的恒星,鐵元素的含量只有地球地核的1%,但是它的品質卻是地球的三十萬倍。

  銀河系是一個比較大的星系,銀河系那樣有三千多億顆恒星成員,大多數恒星很亮,它們在不停地演化,以至於今天包含著太多的金屬元素,銀河系不該有這些窮成員,這足以説明,銀暈裏面的貧金屬恒星是外來戶,是被銀河系俘虜來的。

  弱肉強食,矮星系裏“窮人”的命運

  貧金屬恒星多存在於星系暈中,它們不願意跟富人為伍。富人們喜歡炫富,它們聚集在一起,生活在豪華的地方,生活在光芒明亮的銀河系銀盤裏面,相互攀比誰的光芒更明亮。但是,窮人就不能這樣,星系暈就是它們的家園,那裏就是貧民窟。它們只能居住在生活條件簡樸的貧民窟裏。

  以上説法,當然只是玩笑。貧金屬恒星為什麼只喜歡生活在銀河系的銀暈裏面呢?這引起了天文學家的興趣。他們知道,還有另一個地方也是貧民窟,這個貧民窟就是矮星系。尤其是那些只有幾千顆恒星的矮星系,更是貧金屬恒星的家園,那裏是實實在在的貧民窟。

  一般認為,銀河系周圍的矮星系産生較早,它們是宇宙誕生之初的第一代恒星,保持著最純樸、最原始的狀態,它們是星系演化的活化石。也正因為如此,人們才努力尋找它們,試圖揭示宇宙誕生之初的更多資訊。

  矮星系包含的恒星竟然出現在銀河系,這就揭示了一個驚天地秘密:長期以來,銀河系一直在吞噬周圍的那些矮星系,這就是弱肉強食。銀河系如何做到的呢?它就是憑藉著自己強大的引力唄,把矮星系的恒星逐漸吸收過來,使得一些原本獨立存在的矮星系早已無影無蹤,它們的成員都被納入到銀河系銀暈裏面。如果我們能聽懂,這些貧金屬恒星一定在痛苦地向我們訴説:當年曾經發生過毛骨悚然的吞噬案件。

  吞噬,銀河系就是這樣不斷壯大

  銀河系吞噬矮行星系恒星的案件,也間接告訴我們,銀河系本來沒有今天這麼大,它是通過吞噬周圍的矮星系不斷壯大自己的,它是在不斷地吞噬中長大的。

  這種吞噬同類的罪名可是很嚴重的,銀河系可不願背負:天文學家,你們這麼説,一定要有堅實的證據。幸好,今日的銀河系還有某些不正常的行為告訴我們,它確實很殘暴,吞噬的事件現在正在發生。

  在人馬座方向,科學家發現有很多恒星,從人馬座矮橢圓星系奔涌而出,構成恒星流,宛如一串巨大的恒星項鍊,環繞在銀河系周圍。它的跨度超過100萬光年,包含了大約1億顆恒星。這表明,這些排隊奔向銀河系的星流,原來屬於人馬座矮橢圓星系。

  人馬座矮橢圓星系是個小星系,成員較少,儘管它努力掙扎,但還是扛不住銀河系巨大的引力。銀河系的引力扯碎了它們,讓它們奔向銀河系。最終,星流在銀河系的週邊停止前進,它們會在銀暈的週邊安家,逐漸適應新的棲息之地。

  目前,科學家已經發現了14條這樣的恒星流,它們都是從銀河系附近的矮星系被吸引來的。這表明,與銀河系這個富人俱樂部為伍,並不是一件快樂的事情,稍有不慎就會被吞噬。

  天文學家繼續舉證:能證明銀河系吞噬同類罪名的證據,還不僅僅是這些。

  電腦演示宇宙誕生初期,在銀河系的附近,誕生了大量的矮星系,它們圍繞著銀河系運作,就像是行星環繞著恒星運作那樣。但是現在,只能找到很少的一部分矮星系,要找到只有幾千顆恒星的矮星系更是困難重重。它們太黯淡了,在最初形成的時候,它們的個頭就不大,光芒也就不亮。又因為聚集的數量太少,就更無法與群星璀璨的銀河系爭輝了。

  不過,科學家確信它們存在,找不到它們,過去,科學家只能埋怨自己的望遠鏡不夠先進。可是恒星流的發現,給了科學家啟示:也許,找不到的那些矮星系都成為了銀河系的腹中之物。最初的銀河系,只不過是個很一般的小星系,隨著時間的流逝,它越長越大,長大的原因就是它在不斷地吞噬周圍的矮星系,銀河系正是在不斷吞噬中長大的。(稿件來源:蝌蚪五線譜)

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